Záludná logistika umístění lidských průzkumníků na Mars

Od té doby, co se lidé dívali ke hvězdám, jsme snili o tom, že se vydáme a navštívíme tato vzdálená místa. A žádné místo nebylo cílem více spekulací než Mars. Nyní jsme konečně na místě, kde by se sen o tom, že lidské bytosti vkročí na jinou planetu, mohl stát během našich životů skutečností.

Rozumíme technologii, kterou potřebujeme k poslání lidí na Mars, a máme zkušenosti s vysíláním robotických misí tam také. Takže kdy uděláme další obrovský skok a poprvé vyšleme misi s posádkou na jinou planetu? A co bude potřeba k tomu, aby se tak stalo?

Hovořili jsme s vesmírným expertem Michaelem Hechtem z Massachusettského technologického institutu, veteránem z Jet Propulsion Laboratory a hlavním řešitelem Přístroj na výrobu kyslíku MOXIE na roveru Perseverance, abychom pochopili, jak se dostaneme ze Země na Mars – a jak poprvé dostaneme boty na zem. čas.

Vždy 15 let daleko

S nedávným návalem zájmu o průzkum Marsu se zdá, že jsme blíž než kdy předtím, abychom skutečně dostali lidi na povrch planety. A přesto je to také cíl, který se neustále zdá být mimo dosah.

Po misích Apollo v 60. a 70. letech 20. století mnoho vesmírných nadšenců předpokládalo, že budeme pokračovat v dosahování a průzkumu a přesuneme se k dalšímu cíli pro průzkum: Marsu. Ale zájem veřejnosti opadl, podpora Apolla vyschla a lidé od té doby neopustili oběžnou dráhu Země.

V uplynulých desetiletích mnozí spekulovali, že lidé vstoupí na Mars za pouhých 15 let; že nevyhnutelně brzy skončíme na rudé planetě. Konkrétní, seriózní plán mise, který by lidi na Mars dostal, se však teprve musí uskutečnit.

Máme technologii k uskutečnění mise na Mars s posádkou a o toto téma roste zájem. Ale Hecht tvrdí, že vesmírná komunita a my jako druh jako celek se ještě musí vážně finančně a prakticky zavázat, že misi skutečně uskuteční. Kdybychom se rozhodli to udělat, mohli bychom. Ale ten závazek musíme přijmout.

"Mohli jsme jít za Apollem," řekl Hecht. „Bylo by to těžké a bylo by to nebezpečné. Ale teď to můžeme udělat bezpečněji. Mohli jsme jít tehdy a můžeme jít i teď."

Jedno magické místo v cyklu

Když se pokoušíte představit si, jak by mohla vypadat mise na Mars s posádkou, existuje opravdu jen jeden praktický způsob, jak se odtud dostat. Kvůli oběžné dráze Marsu kolem Slunce tam rok trvá necelé dva pozemské roky. Pokud vezmeme v úvahu dobu cestování, to znamená, že pokud chcete cestovat ze Země na Mars, existuje jedno období v 26měsíčním cyklu, kdy tato cesta je nejjednodušší: když jsou obě planety blízko a raketa může být poslána do toho, čemu se říká Hohmannův přesun obíhat.

"V tom 26měsíčním cyklu je jedno magické místo," vysvětlil Hecht. Když raketa odstartuje ze Země ve správný čas, může protnout oběžnou dráhu Marsu ve stejnou dobu, jako Mars. "Je to jako měnit jízdní pruhy na dálnici."

I když je možné poslat plavidla na Mars pomocí jiných drah, je to obtížnější a nebezpečnější a mnohem dražší. Tento 26měsíční cyklus tedy stanoví praktický limit, kdy můžeme vysílat mise na Mars. To je důvod, proč mise na Mars často startují přibližně ve stejnou dobu, jako jsou tři kosmické lodě, které odstartovaly v létě 2020 – vozítko NASA Perseverance, čínská mise Tianwen-1 a mise Hope SAE.

A existuje ekvivalentní příležitost vrátit se opačným směrem. To dává pragmatický rámec kolem toho, jak bude mise na Mars s posádkou vypadat: šesti nebo sedmiměsíční cesta ze Země na Mars, něco přes rok a půl na povrchu a dalších šest nebo sedm měsíců zadní. To je celkem asi tříletá mise.

Delší mise, než na kterou jsme zvyklí

Tato tříletá délka mise představuje výzvy, protože je to mise delší, než na kterou jsme zvyklí posílat lidi. Mise na Měsíc trvaly jen několik dní a rotace posádky na Mezinárodní vesmírné stanici obvykle trvají šest měsíců až jeden rok.

Mít lidi na povrchu Marsu po dobu přibližně 18 měsíců jim dává příležitost dělat seriózní vědu a průzkum, ale také to přináší mnohem větší riziko. Pokud se vyskytne problém na misi na Mars, bude extrémně obtížné – ne-li nemožné – poslat pomoc nebo zásoby ze Země. Pokud se něco pokazí, astronauti budou sami.

"Nikdo, kdo je tomu blízko, si nedělá iluze, že je to bezpečné," řekl Hecht. z zdravotní ohrožení radiační zátěží na rizika při startu a přistání na problémy, které nastanou, které vám strávit rok a půl ve stísněných podmínkách kde nemůžete jít ven bez skafandru: "Je to riskantní podnik."

To je důvod, proč se plánování mise s posádkou soustředí na to, aby bylo na místě co nejvíce základního vybavení, než kdokoli opustí Zemi. Abyste minimalizovali rizika pro astronauty, poslali byste na planetu stroje a vybavení během předchozího okna v 26měsíčním cyklu, aby byla připravena na přílet astronautů. Musíte se ujistit, že nejzákladnější potřeby astronautů, jako je kyslík a voda, jsou již splněny.

Hechtův projekt MOXIE je jedním z příkladů technologie, která by umožnila posádku mise na Mars a snížila její rizika. Je to způsob výroby kyslíku z hojného oxidu uhličitého v atmosféře Marsu, a to je malý verze technologie je v současné době uvnitř vozítka Perseverance a má za sebou několik úspěšných jízd již. Větší verze této technologie by mohla být vyslána na Mars spolu s velkou kyslíkovou nádrží, která by mohla být naplněna kyslíkem připraveným pro přílet posádky Marsu.

Měsíc na Mars?

NASA plánuje návrat k lidskému průzkumu vesmíru s nadcházejícími misemi Artemis na Měsíc agentura neustále uvádí, že jedním z důvodů, proč cestovat na Měsíc, je připravit se na misi s posádkou Mars.

Jak uvedl ve své nedávné zprávě bývalý administrátor NASA Jim Bridenstine, „NASA se vždy zaměřila na lidský průzkum Marsu. Nyní se lidé vrátí na Měsíc za čtyři roky, aby zavedli udržitelný průzkum Měsíce Na konci dekády jsme schopni jasně vidět, že Měsíc je kritickým odrazovým můstkem k rudé planetě. Naučit se žít a pracovat na Měsíci nás přivede blíž a blíž k našemu dalšímu obrovskému skoku při hledání života dále ve sluneční soustavě.“

Nicméně, jak přesně jsou měsíční mise analogické misím na Mars, je předmětem debat ve vesmírné komunitě. Někteří tvrdí, že jakýkoli lidský průzkum vesmíru pomůže vybudovat znalosti, technologie a postupy, které budou přínosné v budoucích snahách – to bylo to, co Astronaut Artemis Kjell Lindgren řekl Digital Trends když jsme s ním dělali rozhovor o cílech misí Artemis.

Ale jiní, jako Hecht, jsou skeptičtí ohledně toho, kolik se toho můžete dozvědět o misi na Mars, když se vydáte na Měsíc. "Upřímně řečeno, snažím se najít mezi nimi společné rysy," řekl Hecht. Poukázal na rozdíly mezi Marsem a Měsícem, pokud jde o trvání cest, gravitaci a prašné prostředí astronauti se setkají, přítomnost nebo nepřítomnost atmosféry a jak to ovlivňuje přistání a zdroje, které jsou dostupný. "Nevidím to jako odrazový můstek."

Když přijde řeč na Mars, Hecht řekl: „Nemyslím si, že cvičíte tak, že jdete někam jinam. Ale chápu názor lidí, kteří říkají, že jít kamkoli – nezáleží na tom, jestli je to asteroid nebo měsíc – nám dává zkušenosti s provozem mimo Zemi.“

Není to tak, že by lidé, kteří jsou pro misi na Mars, byli proti návštěvě Měsíce – obecně zastánci vesmírného průzkumu podporovat více misí všeho druhu – jde spíše o to, že pokud chceme cestovat na Mars, měli bychom se zaměřit na Mars a jeho jedinečné výzvy.

McMurdo stanice pro rudou planetu

Hodně se mluví o futuristických městech na Marsu a o posílání stovek nebo dokonce tisíců lidí, aby tam dlouhodobě žili. Je však nepravděpodobné, že by se tyto přitažené myšlenky v dohledné době uskutečnily. Místo toho by realističtější vizí byla vědecká výzkumná základna, jako je základna McMurdo v Antarktidě, kde by několik astronautů trávilo čas v 18měsíčních směnách.

Bylo by možné uspořádat první misi s posádkou na Mars během 20 až 25 let a v příštích desetiletích tam zřídit výzkumnou základnu.

I když by mohlo být možné, aby takovou misi naplánovala a provedla jediná země, mohla by existovat robustnější mise, pokud by byly zapojeny různé země. V současné době NASA úzce spolupracuje s dalšími kosmickými agenturami, jako je Evropská kosmická agentura (ESA) a Japonci Space Agency (JAXA), ale existuje rozkol mezi USA a jedním z největších hráčů na vesmírných misích: Čínou. Zda by tyto různé agentury byly nebo nebyly ochotny spolupracovat na budoucí misi na Mars, je stále nejasné.

"Doufáme, že první mise [na Mars] nebude zahrnovat pouze NASA a nejen Spojené státy," řekl Hecht, "doufejme, že se bude týkat také Číny, takže nebude jen jeden bod selhání. Bude to pokračovat, pokud se jeden z partnerů rozhodne jít někam jinam.“

Na projektu se nebudou podílet pouze vládní agentury. Společnosti jako SpaceX, Blue Origin a Boeing jsou silně zapojeny do vesmírných misí a vy lze očekávat, že budou zapojeni jako subdodavatelé nebo dokonce projektoví manažeři v budoucích misích na Mars studna.

Proč jít na Mars?

Kdykoli se objeví téma mise s posádkou na Mars, vždy se najdou lidé, kteří mají námitky proti času a peníze, které by takový podnik vyžadoval, a tvrdí, že tyto peníze by bylo lepší vynaložit na řešení problémů zde Země. A nepopiratelně, zejména v posledním roce, jsme viděli trhliny v systémech, které mají podporovat základní potřeby mnoha lidí, jako je bydlení, vzdělání a zdravotní péče.

Hecht však zdůrazňuje, že neutrácíme peníze pouze za splnění základních požadavků života. Popsal, jak se horečně snažil dát dohromady 1 milion dolarů finančních prostředků na umístění nového vědeckého zařízení na Mars a zapínal televizi, aby viděl reklamy, které hrály během Super Bowlu. Cena každého 30vteřinového spotu mohla zaplatit za jeho kus vybavení několikanásobně.

"Utrácíme peníze za všechny druhy hloupostí, jako jsou reklamy na Super Bowl," řekl. „A strašně moc z nich souvisí s naším osobním potěšením ze života a naplněním – ať už je to sport, ať už jsou to knihovny, ať už je to umění, ať je to hudba, ať už jsou to parky. Byli bychom dost chabou omluvou pro společnost, kdyby jedinou věcí, za kterou bychom utráceli peníze, bylo jídlo a přístřeší."

Pokud jde o průzkum vesmíru, máme příležitost učit a inspirovat, a co je možná nejdůležitější, více porozumět vesmíru a našemu místu v něm. Pokud chceme odpovědět na některé z největších otázek v životě: Odkud jsme přišli a zda jsme ve vesmíru sami – pak se musíme vydat za hranice naší planety a prozkoumat.

Co se učíme z průzkumu

Mnoho zastánců průzkumu Marsu bude tvrdit, že bychom měli cestovat na Mars, protože tam jsou konkrétní věci, které se tam můžeme dozvědět o Zemi. Ze studia některé z nejstarších hornin ve sluneční soustavě dozvědět se o formování Země ke studiu klima Abychom získali vhled do naléhavého problému změny klimatu, existuje mnoho způsobů, jak by objevy učiněné na Marsu mohly zlepšit život zde na Zemi.

Ale pro Hechta je snaha ospravedlňovat vesmírné mise tímto způsobem „v tváří v tvář historii. V tom smyslu, že ano, vždy tu byly hmatatelné výhody [prozkoumání]. Ale nedokázali jsme je předvídat. To je na tom to úžasné. Jdete prozkoumat nové místo a naučíte se něco, co jste nečekali, že se naučíte."

Jednoduše nevíme, co z Marsu objevíme, dokud se tam nevydáme. To vždy platilo o vědeckých objevech – od náhodných objevů penicilinu nebo rentgenového záření až po způsob, jakým technologie vyvinutá pro měsíční mise Apollo vést k lepším přístrojům na dialýzu ledvin a lepším ochranným prostředkům pro hasiče.

A kromě pragmatických výhod k vývoji technologií a vědeckých poznatků existuje hlubší podnět k prozkoumání. "Snaha o poznání je to, co z nás dělá lidi," řekl Hecht.

„Děláme to od chvíle, kdy jsme poprvé narazili na dva kameny. Sledujeme znalosti. A objevování nových míst – to je důvod, proč neexistuje kout světa, kam by lidské bytosti nevkročily, včetně dna oceánu. To je to, co děláme."

Doporučení redakce

• Kosmické komunikace: Jak budou první lidé na Marsu komunikovat se Zemí
• Astropsychologie: Jak si udržet zdravý rozum na Marsu
• Elektrárny na jiných planetách: Jak budeme vyrábět elektřinu na Marsu
• Sklizeň hydratace: Jak budou budoucí osadníci vytvářet a sbírat vodu na Marsu
• Astrozemědělství: Jak budeme pěstovat plodiny na Marsu